Phần lớn điện được tạo ra trên hành tinh của chúng ta được sản xuất bằng cách sử dụng động cơ nhiệt chuyển đổi nhiệt thành năng lượng điện. Nhiệt cho các động cơ nhiệt này đến từ nhiều nguồn khác nhau. Hầu hết được sản xuất thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu trong các nhà máy hơi nước, nhà máy tuabin khí và động cơ pittông. Năng lượng trong các nhà máy điện hạt nhân cũng được giải phóng dưới dạng nhiệt được sử dụng để chạy động cơ nhiệt, thường là tuabin hơi, trong khi sinh khối cũng thường được đốt cháy để giải phóng nhiệt. Việc sản xuất điện trong các nhà máy này từ than, dầu, khí đốt và sinh khối là một quy trình không hiệu quả. Một số nhà máy đốt hiện đại có thể đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng 60%, hầu hết hoạt động ở mức gần 30% và các đơn vị nhỏ hơn hoặc cũ hơn có thể chỉ đạt 20%. Hoa Kỳ, quốc gia có sự kết hợp điển hình giữa các nhà máy đốt dựa trên nhiên liệu hóa thạch của thế giới phát triển, đạt hiệu suất trung bình của nhà máy điện từ nhiên liệu đến người dùng là 33%, một mức hầu như không thay đổi trong 30 năm qua. Các nhà máy điện hạt nhân cũng tương đối kém hiệu quả, với hiệu suất điển hình là khoảng 33%. Nói cách khác, từ 40% đến hơn 80% tổng năng lượng giải phóng trong các nhà máy nhiệt điện bị lãng phí. Năng lượng lãng phí dưới dạng nhiệt được thải ra theo nhiều cách. Vì vậy, trong khi tiến bộ công nghệ có thể cải thiện hiệu quả chuyển đổi, một lượng năng lượng đáng kể sẽ luôn bị lãng phí. Mặc dù năng lượng này không thể được sử dụng để tạo ra điện, nhưng nó vẫn có thể được sử dụng. Nhiệt cấp thấp có thể được sử dụng để sản xuất nước nóng hoặc sưởi ấm không gian, trong khi nhiệt cấp cao hơn sẽ tạo ra hơi nước có thể được khai thác bởi một số quy trình công nghiệp. Bằng cách này, nhiệt thải ra từ quá trình sản xuất điện có thể thay thế nhiệt hoặc hơi nước được tạo ra từ nguồn năng lượng có giá trị cao như khí đốt, dầu hoặc thậm chí là điện. Các hệ thống sử dụng nhiệt thải theo cách này được gọi là hệ thống nhiệt và điện kết hợp hoặc hệ thống CHP. Trong một thế giới hạn chế về năng lượng và căng thẳng về môi trường, hiệu quả năng lượng là một trong những cách tốt nhất để cắt giảm sử dụng năng lượng và giảm phát thải khí quyển. Cơ quan Năng lượng Quốc tế đã ước tính rằng việc áp dụng CHP có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide.
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO MÔN HỌC *** CHỦ ĐỀ 5: NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT MÃ MÔN HỌC: THỰC HIỆN: LỚP: NĂM HỌC: GVHD: SINH VIÊN THỰC HIỆN: TÊN MSSV Thành Phố Hồ Chí Minh, … tháng … năm 2023 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm chân thành đến thầy người ln nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em vượt qua khó khăn suốt thời gian làm báo cáo môn học Nhà máy nhiệt điện – bước đà quan trọng để em thực đồ án tốt nghiệp hồn thành chương trình đào tạo sau Trước bảo hướng dẫn tận tâm thầy, em nói xin chúc thầy ln dồi sức khỏe tinh thần nhiệt huyết thầy rực cháy để tiếp tục hướng dẫn đào tạo sau trở thành kĩ sư Nhiệt – Điện Lạnh giỏi đạo đức chuyên mơn Sau cùng, cịn nhiều hạn chế kiến thức, trình thực báo cáo khơng tránh khỏi sai sót, nhóm em xin quý thầy cô sẵn sàng bảo để báo cáo nhóm em hồn hảo Nhóm em xin chân thành cám ơn! Trân trọng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT 1.1 Khái niệm đồng phát 1.2 Lịch sử phát triển Đồng phát 1.3 Số liệu công suất nhiệt điện đồng phát giới 1.4 Lợi ích nhiệt điện đồng phát 1.4.1 Lợi ích lượng 1.4.2 Lợi ích cho môi trường .6 1.4.3 Một số lợi ích khác CHƯƠNG 2: NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT .8 2.1 Nguyên lý hệ thống đồng phát 2.2 Hệ thống đồng phát động Piston .10 2.3 Hệ thống đồng phát Tua-bin 12 2.3.1 Tua-bin đối áp .15 2.3.2 Tua-bin ngưng - trích 18 2.3.3 Ứng dụng đồng phát Tua-bin 20 2.4 Hệ thống đồng phát Tua-bin khí 21 2.4.1 Hệ thống đồng phát tua-bin khí chu trình hở .23 2.4.2 Hệ thống đồng phát tua-bin khí chu trình kín 26 2.4.3 Sự khác tua-bin khí chu trình hở kín 28 2.4.4 Ứng dụng đồng phát Tua-bin khí 31 2.5 Hệ thông đồng phát điện hạt nhân .32 2.5.1 Công nghệ hạt nhân 33 2.5.2 Đồng phát điện hạt nhân 33 2.5.3 Ứng dụng đồng phát điện hạt nhân .34 2.6 Hệ thống đồng phát lượng tái tạo 35 2.6.1 Đồng phát điện sinh khối 35 2.6.2 Đồng phát lượng địa nhiệt 37 2.6.3 Đồng phát lượng mặt trời 38 CHƯƠNG 3: ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN Ở VIỆT NAM 41 3.1 Lịch sử phát triển 41 3.2 Điện bã mía có hội phát triển 43 3.3 Đồng phát lượng nhà máy mía đường 45 3.4 Đồng phát điện-hơi đốt rác công nghiệp 46 CHƯƠNG 4: ĐỒNG PHÁT ĐIỆN HƠI ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG VÀ KINH TẾ 49 4.1 Đối với môi trường 49 4.2 Đối với kinh tế 50 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .54 DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT Hình 1.1 Nhà máy điện CHP thành phố Stuttgart Đức [1] Hình 1.2 Sự tăng trưởng CHP Hoa Kỳ từ năm 1980 đến năm 2013 Hình 1.3 Cơng suất CHP Hoa Kỳ, theo tiểu bang Hình 1.4 So sánh nhiệt điện truyền thống với nhiệt điện đồng phát [3] .6 Hình 1.5 So sánh phát thải CO2 theo công nghệ phát điện loại nhiên liệu [4] CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN Hình 2.1 Sơ đồ chu trình đỉnh CHP Hình 2.2 Sơ đồ chu trình đáy CHP Nguồn: Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống CHP động piston 11 Hình 2.4 Nguyên lý làm việc tua-bin [5] .13 Hình 2.5 Chu trình RANKINE [6] .15 Hình 2.6 Sơ đồ tuabin đối áp 15 Hình 2.7 Tua-bin nước đối áp [7] 16 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý Tua-bin đối áp [8] 17 Hình 2.9 Sơ đồ tuabin ngưng - trích 18 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý Tua-bin ngưng – trích [9] 19 Hình 2.11 Nhiệt điện Immingham .20 Hình 2.12 Chu trình Brayton lý tưởng [10] 22 Hình 2.13 Đồng phát tua-bin khí - chu trình hở [11] 25 Hình 2.14 Đồng phát tua-bin khí – chu trình kín [12] 27 Hình 2.15 Sơ đồ nhà máy CHP hạt nhân 34 CHƯƠNG 3: ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN Ở VIỆT NAM Hình 3.1 Nhà máy đường La Ngà (Đồng Nai) [15] 42 Hình 3.2 Nhà máy đường An Khê (Gia Lai) [16] 43 Hình 3.3 Đồng phát nhiệt điện từ bã mía [17] 45 Hình 3.4 Tổ hợp đồng phát điện - đốt rác TCE [18] .47 DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT Bảng 1.1 Phân tích CHP tồn cầu theo nhiên liệu CHƯƠNG 2: NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT Bảng 2.1 So sánh khác tua-bin khí chu trình hở kín 28 CHƯƠNG 3: ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN Ở VIỆT NAM Bảng 3.1 Khả phát điện mía (Nguồn: Hiệp hội mía đường Việt Nam) .44 DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT CHP : Combined Heat and Power Generation – Nhiệt điện đồng phát COGEN : Cogeneration – Nhiệt điện đồng phát IEA : International Energy Agency – Cơ quan lượng quốc tế FIT : Feed-in Tariff – Biểu giá điện hỗ trợ ĐBSCL : Đồng sơng cửu long VSSA : Hiệp hội mía đường Việt Nam LPG : Liquefied Petroleum Gas – Khí dầu mỏ hóa lỏng GHG : Greenhouse Gases – Hiệu ứng nhà kính OCGT : Open Cycle Gas Tua-bin – Tua-bin khí chu trình hở CCGT : Closed Cycle Gas Tua-bin – Tua-bin khí chu trình khép kín HRSG : Heat recovery steam generator – Lò thu hồi nhiệt MỞ ĐẦU Phần lớn điện tạo hành tinh sản xuất cách sử dụng động nhiệt chuyển đổi nhiệt thành lượng điện Nhiệt cho động nhiệt đến từ nhiều nguồn khác Hầu hết sản xuất thông qua trình đốt cháy nhiên liệu nhà máy nước, nhà máy tua-bin khí động pittông Năng lượng nhà máy điện hạt nhân giải phóng dạng nhiệt sử dụng để chạy động nhiệt, thường tuabin hơi, sinh khối thường đốt cháy để giải phóng nhiệt Việc sản xuất điện nhà máy từ than, dầu, khí đốt sinh khối quy trình khơng hiệu Một số nhà máy đốt đại đạt hiệu suất chuyển đổi lượng 60%, hầu hết hoạt động mức gần 30% đơn vị nhỏ cũ đạt 20% Hoa Kỳ, quốc gia có kết hợp điển hình nhà máy đốt dựa nhiên liệu hóa thạch giới phát triển, đạt hiệu suất trung bình nhà máy điện từ nhiên liệu đến người dùng 33%, mức không thay đổi 30 năm qua Các nhà máy điện hạt nhân tương đối hiệu quả, với hiệu suất điển hình khoảng 33% Nói cách khác, từ 40% đến 80% tổng lượng giải phóng nhà máy nhiệt điện bị lãng phí Năng lượng lãng phí dạng nhiệt thải theo nhiều cách Vì vậy, tiến cơng nghệ cải thiện hiệu chuyển đổi, lượng lượng đáng kể bị lãng phí Mặc dù lượng khơng thể sử dụng để tạo điện, sử dụng Nhiệt cấp thấp sử dụng để sản xuất nước nóng sưởi ấm không gian, nhiệt cấp cao tạo nước khai thác số quy trình cơng nghiệp Bằng cách này, nhiệt thải từ q trình sản xuất điện thay nhiệt nước tạo từ nguồn lượng có giá trị cao khí đốt, dầu chí điện Các hệ thống sử dụng nhiệt thải theo cách gọi hệ thống nhiệt điện kết hợp hệ thống CHP Trong giới hạn chế lượng căng thẳng môi trường, hiệu lượng cách tốt để cắt giảm sử dụng lượng giảm phát thải khí Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính việc áp dụng CHP giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT 1.1 Khái niệm đồng phát Đồng phát (cịn gọi điện nhiệt kết hợp) có tên tiếng anh Combined Heat and Power Generation Cogeneration, viết tắc CHP COGEN Là trình sản xuất đáp ứng đồng thời dạng lượng nhiệt điện Nó sử dụng động nhiệt máy điện để sản xuất điện nhiệt hữu ích đồng thời Phương pháp giúp tăng cường hiệu suất sử dụng nhiên liệu giảm lượng khí thải mơi trường 1.2 Lịch sử phát triển Đồng phát Khái niệm hệ CHP Tiềm kết hợp sản xuất điện với nhiệt sớm nhận trình phát triển ngành sản xuất điện Tại Hoa Kỳ, vào cuối kỷ 19, quyền thành phố sử dụng nhiệt từ nhà máy mà họ xây dựng để cung cấp điện cho chiếu sáng đô thị, cung cấp nước nóng sưởi ấm cho gia đình văn phòng Tại Vương quốc Anh, vào khoảng thời gian đó, số kỹ sư nhìn thấy tầm nhìn tương lai Thật khơng may, tầm nhìn họ không chia sẻ tiếp thu chậm Mãi đến năm 1911 Vương quốc Anh, kế hoạch sưởi ấm có ý nghĩa quan trọng, trung tâm thành phố Manchester phát triển Hình 1.1 Nhà máy điện CHP thành phố Stuttgart Đức [1]